不同生育阶段燕麦对干旱胁迫的响应

设中度干旱(MD,土壤田间最大持水量的55±5%)、重度干旱(SD,土壤田间最大持水量的35±5%)两个处理,研究干旱胁迫对温室盆栽燕麦不同生育阶段(苗期、分蘖期、拔节期)的生长性状、叶绿素荧光参数以及根系形态的影响。结果表明,与正常供水(CK)相比,干旱胁迫处理均显著(P<0.05)降低了燕麦苗期、分蘖期、拔节期3个生育阶段地上部生物量、株高以及叶片光合荧光参数Fv/Fm、Fv/Fo。干旱胁迫下,燕麦根系表现出明显的形态可塑性,苗期通过增加根长、分支数和细根数(直径≤0.48mm)来响应干旱胁迫,分蘖期主要通过减少根长、分支数来响应干旱胁迫,拔节期主要通过减缓各级根系的生长并增加根的分级数来响应干旱胁迫。     

抗草甘膦栽培大豆种质挖掘及抗性生理研究

利用田间试验结合生物化学分析研究了不同的栽培大豆品系对草甘膦的抗性,试验结果显示:在草甘膦有效剂量为0.31~0.92 kg·hm~(-2)时,不同栽培大豆品种对草甘膦抗性存在明显差异,在草甘膦剂量为0.92 kg·hm~(-2)时,石豆1号存活率为100%,表现了较高的抗性,8份材料的存活率为4%~48%,表现出一定的抗性;44份材料表现敏感,存活率为0。试验研究了抗性材料石豆1号、中抗材料Williams和敏感材料中黄35对草甘膦的生理生化反应的差异,结果表明:随着草甘膦处理剂量的增加和处理时间的延长,石豆1号莽草酸含量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)相对活性没有明显变化。而Williams和中黄35的莽草酸含量和SOD相对活性明显升高,叶绿素含量明显降低。结果表明草甘膦(浓度0.92 kg·hm~(-2))处理下,不同抗性栽培大豆叶片中莽草酸含量有明显差异,处理5~14 d时敏感材料叶片中莽草酸含量保持较高水平,因此栽培大豆叶片莽草酸含量可以作为判断其对草甘膦抗性高低的主要生理指标之一,而SOD的活性和叶绿素含量可以作为判断栽培大豆对草甘膦抗性的辅助生理指标。     

甜瓜种质叶部SPAD值的变异分析

为了探讨不同甜瓜种质资源叶部SPAD值分布,以210份甜瓜种质为试材,分析了甜瓜开花期和坐果期叶部SPAD值的变异。结果表明,开花期叶部SPAD值野生甜瓜最大,其次为厚皮甜瓜、薄皮甜瓜;坐果期厚皮甜瓜叶部SPAD值最大,叶部SPAD值基本符合正态分布,属于数量性状。开花期与坐果期叶部SPAD值之间均呈极显著相关,叶部SPAD值随着叶位升高而增加,中部叶位L14的叶部SPAD值最大,且变异系数最小,可作为甜瓜叶部SPAD值的测定叶位。基于种质的SPAD值、种质类型及来源,210份甜瓜种质可聚为4类,各类SPAD值分布范围出现一定差异。研究结果可为甜瓜种质资源的评价利用提供参考依据。     

不同种类浮游植物对CO2浓度升高的响应

本研究采用实验生态学的方法，以金藻、硅藻、绿藻3个门中的4种常见饵料藻叉鞭金藻(Dicrateria sp.)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、小球藻(Chlorella vulgaris)和亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)为研究对象，分析比较不同浮游植物的细胞数量和质量对CO2浓度升高引起的海水酸化的响应情况。结果显示，与对照组相比，(1) CO2浓度升高显著提高了这4种藻的生长速率(P<0.05)；其中，亚心形扁藻平均比生长速率最高，比对照组高出13.5%；小球藻次之，为5.9%；叉鞭金藻和三角褐指藻均为2.2%。(2) CO2浓度升高使浮游植物细胞内的碳(C)含量增加、氮(N)含量降低，C/N提高；种间差异较大，其中，亚心形扁藻的C/N、C/P值、小球藻的C/P值和三角褐指藻的C/N值显著提高，叉鞭金藻不显著。(3) CO2浓度升高使小球藻单位细胞叶绿素a含量显著提高，小球藻通过提高光合作用能力促进生长，而另外3种藻叶绿素a含量与对照组无显著差异；三角褐指藻最大光化学量子产量(Fv/Fm)在实验初期显著升高；叉鞭金藻非光化学淬灭(NPQ)显著降低，快速光曲线初始斜率(α)显著增加；三角褐指藻和亚心形扁藻潜在的最大光合作用能力(rETRmax)显著升高(P<0.05)，但CO2浓度升高对4种藻的光化学淬灭(qP)均没有显著影响(P>0.05)。可见，亚心形扁藻、小球藻和三角褐指藻在高CO2浓度下虽然生长速率加快，但营养质量降低。不同种类的浮游植物对CO2浓度升高的响应不同，这种差异可能会使未来海洋浮游植物群落结构发生变化；浮游植物C/N、C/P值的改变可能通过食物链对次级生产者，诸如浮游动物、滤食性贝类等产生影响。     

基于无人机多光谱遥感的冬小麦冠层叶绿素含量估测研究

为探讨利用无人机多光谱影像监测冬小麦叶绿素含量的可行性,基于北京市大兴区中国水科院试验基地的2019年冬小麦无人机多光谱影像和田间实测冠层叶绿素含量数据,选取16种光谱植被指数,确定对冬小麦冠层叶绿素含量显著相关的植被指数,采用一元二次线性回归和逐步回归分析方法建立各生育时期及全生育期的SPAD值估测模型,通过精度检验确定对冬小麦冠层叶绿素含量监测的最优模型。结果表明,两种分析方法中逐步回归建模效果最佳。拔节期选取4个植被指数(MSR、CARI、NGBDI、TVI)建模效果最好,模型率定的决定系数(r~2)为0.73,模型验证的r~2、相对误差(RE)和均方根误差(RMSE)分别为0.63、2.83%、1.68;抽穗期选取3个植被指数(GNDVI、GOSAVI、CARI)建模效果最好,模型率定的r~2为0.81,模型验证的r~2、RE、RMSE分别为0.63、2.83%、1.68;灌浆期选取2个植被指数(MSR、NGBDI)建模效果最好,模型率定的r~2为0.67,模型验证的r~2、RE、RMSE分别为0.65、2.83%、1.88。因此,无人机多光谱影像结合逐步回归模型可以很好地监测冬小麦SPAD值动态变化。     

截形叶螨危害下枣叶片叶绿素含量高光谱估算模型

以不同截形叶螨(Tetranychus truncatus Ehara)危害等级下枣叶片高光谱和叶绿素含量数据为基础,分析不同截形叶螨危害等级(0级、1级、2级、3级、4级)下枣叶片高光谱特征,构建基于一阶微分光谱的不同截形叶螨危害等级枣叶片叶绿素含量高光谱线性回归估测模型。结果表明:截形叶螨危害造成叶片中叶绿素含量减少,导致光谱反射率降低,表现为随危害等级的增加叶绿素含量呈逐级减少趋势。在不同截形叶螨危害等级枣叶片叶绿素估测模型中,危害等级为0级时,模型拟合度最好,达到0.810,表明利用高光谱数据构建不同危害等级枣叶片叶绿素含量估算模型具有一定的潜力,对危害植被叶片的虫害诊断意义重大。     

Evaluation of optical sensor measurements of canopy reflectance and of leaf flavonols and chlorophyll contents to assess crop nitrogen status of muskmelon

Nitrogen losses from intensive vegetal production systems are commonly associated with contamination of water bodies. Sustainable and optimal economic N management requires correct and timely on-farm assessment of crop N status to detect N deficiency or excess. Optical sensors are promising tools for the assessment of crop N status throughout a crop or at critical times. We evaluated optical sensor measurement of canopy reflectance and of leaf flavonols and chlorophyll contents to assess crop N status weekly throughout a muskmelon crop. The Crop Circle ACS 470 was used for reflectance measurement, the SPAD 502 for leaf chlorophyll, and the DUALEX 4 Scientific for leaf chlorophyll and flavonols. Four indices of canopy reflectance (NDVI, GNDVI, RVI, GVI), leaf flavonols and chlorophyll contents and the nitrogen balance index (NBI), the ratio of chlorophyll to flavonols contents, were linearly related to crop N content and to crop Nitrogen Nutrition Index (NNI) throughout most of the crop. NBI most accurately predicted crop N status; in five consecutive weekly measurements, R² values were 0.80–0.95. For NDVI during the same period, R² values were 0.76–0.87 in the first three measurements but R² values in the last two measurements were 0.39–0.45. Similar relationships were found with the three other reflectance indices. Generally, the relationships with NNI were equal to or slightly better than those with crop N content. These optical sensor measurements provided (i) estimation of crop N content in the range 1.5–4.5%, and (ii) an assessment of whether crop N content was sufficient or excessive for optimal crop growth for NNI ranges of 0.8–2.0. Composite equations that integrated the relationships between successive measurements with the optical sensors and crop N content or NNI for periods of ≥2 weeks (often 2–3 weeks) were derived for most indices/parameters. Overall, these results demonstrated the potential for the use of these optical sensor measurements for on-farm monitoring of crop N status in muskmelon.     

杨树组织特异性强启动子的筛选

为了筛选到具有木质部组织特异性并有较强功能的启动子，将河北林木种质资源与森林保护重点实验室前期已获得的MDCesA启动子、JCesAP启动子、DMDCesAP启动子（含2个串联MDCesAP启动子）融合GUS报告基因的pMDCesAP-GUS、pJCesAP-GUS、pDMDCesAP-GUS这3个植物表达载体，通过农杆菌介导转化杨树，对转化后的杨树进行GUS活性的定性及荧光定量检测，以比较3个启动子在转基因植物中的表达能力和水平。筛选到的组织特异启动子与抗天牛基因融合，将提高毒蛋白在相应部位的表达量，这对天牛类蛀干害虫的防治具有重大意义。     

短期高温下6个品种甜樱桃幼苗耐热性比较

为对不同品种甜樱桃耐热性进行比较,以6个品种甜樱桃幼苗为试材,通过模拟高温,探究高温胁迫下其叶片生理、叶绿素荧光指标变化,结合相关性分析、主成分分析等对其耐热性综合评价,并通过逐步回归模型的建立筛选出甜樱桃耐热生理评价指标。结果表明,6个品种甜樱桃幼苗在高温胁迫后抗氧化酶、渗透调节物质等生理指标变化有所不同,叶绿素荧光参数PSⅡ 最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、表观电子传递速率(ETR)3个参数值均显著下降,除4号甜樱桃品种NPQ值显著升高外,其余品种NPQ 值均呈下降趋势。6个品种甜樱桃幼苗的耐热综合性排名为 ‘红蜜’＞‘桑提娜’＞‘早大果’＞‘雷尼’＞‘拉宾斯’＞‘布鲁克斯’,基于多元回归模型建立筛选出过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、脯氨酸含量、Fv/Fo 4个指标可高效、准确地对甜樱桃耐热性进行评价。本研究为甜樱桃耐热性评价体系建立及耐热性品种选育提供参考,为今后南方地区甜樱桃耐高温品种（系）进一步育种工作奠定理论基础。     

不同栽培模式西番莲的光响应特性

以黄果西番莲Passiflora edulis f. flavicarpa Degener和紫果西番莲P. edulis Sims为实验材料,采用Li-6400便携式光合测定仪测定露地及设施栽培模式两种西番莲的光合参数,非直角双曲线模型进行拟合,分析不同栽培模式对两种西番莲叶绿素及光合参数的影响。结果表明,与露地栽培相比,设施栽培模式黄果西番莲的叶绿素含量、表观量子效率（AQY）、光补偿点（Ic）和暗呼吸速率（Rd）无显著变化,最大净光合速率（Pnmax）和光饱和点（Isat）显著降低。紫果西番莲叶绿素含量显著增加,AQY、Pnmax和Isat无显著变化,Ic与Rd降幅较大。两种西番莲叶绿素a/b（Chl a/b）值均显著降低。说明黄果西番莲和紫果西番莲分别在露地栽培模式和设施栽培模式的光合效率更高,能积累更多的光合产物。